重庆大学、中国空间技术研究院西安分院、西安电子科技大学、重庆市璧山区人民政府日前在重庆签署合作协议,在重庆市璧山区启动建设我国首个空间太阳能电站实验基地。

据悉,空间太阳能电站构想最早由美国科学家格拉泽于1968年提出,即在地球轨道上建立太阳能电站,并通过无线传输方式持续向地面提供电力的发电系统。与地面太阳能电站相比,空间太阳能电站不受昼夜、天气等自然因素影响,对太阳能的利用率也更高。

据中国工程院院士、重庆大学教授杨士中介绍,每平方米太阳能电池在我国西北地区的最高发电功率约0.4千瓦,在平流层的发电功率约7-8千瓦,而在距离地球表面约3.6万公里的地球同步轨道上,发电功率可达10-14千瓦。“空间太阳能电站就是将发电装置建在地球同步轨道上,将电能通过微波无线传输传送至地面的发电系统。”

中国科学院院士、中国航天科技集团科技委主任包为民说,目前中国、美国、日本等都提出了空间太阳能电站发展计划,但都处于基础研究阶段;空间太阳能电站需要解决三个关键问题:一是如何通过大型运载火箭将发电设备运送至地球同步轨道并组装发电,二是如何将电能传输到地面,三是如何保障设备运行安全和环境安全。“目前这三个问题都还处在基础性探索中。”他说。

据重庆军民融合协同创新研究院副院长谢更新介绍,此次在璧山启动建设的空间太阳能电站实验基地将以空间能源技术发展前沿为引导,开展大功率远距离无线能量传输与环境安全问题的基础研究和应用研究,推动国家大科学工程落户重庆,助力重庆科学城建设,打造以该基地为中心的新能源产业技术聚集区。

据悉,2019-2020年为实验基地建设期,将投资2亿元建设升空试验场地、气球平台调试大厅、实验楼、铁塔等设施,并通过高度50-300米的浮空平台开展微波传能实验;2021-2025年将建设中小规模平流层太阳能电站并实现并网发电;2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。目前,该项目已完成一套高空系留锚定氦气浮空平台研制,可实现空间太阳能发电站、无线微波传能以及空间信息网等技术的前期演示模拟与验证。

“从目前来看,空间太阳能电站的建设面临着诸多难题,但其推进过程中将有效带动火箭技术、微波技术、空间制造、商业航天等领域的发展。”中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩说。(记者 何宗渝 张千千)